收发模块包括CAN接口、高速光耦及CAN收发器，CAN收发器是CAN控制器与物理总线之间的接口，该器件完全兼容IS011898标准，具有高输入阻抗、低电流等待模式、热保护、开路失效保护、抗瞬间干扰、斜率控制等功能，适用于较高通讯速率、良好抗干扰能力和高可靠性CAN总线的串行通信。
[0028]微机控制系统工作过程:
[0029]控制器实时采样司机控制器的油门开度信号，通过内部模数转换，转换成数字信号运算处理后，再经过数模转换，转换成符合发动机油门控制要求的电压信号送入发动机电子控制单元，从而实现轨道车发动机调速控制。控制器实时采样司机控制器发出的方向信号，结合使能开关信号，经过逻辑判断后通过CAN总线发送换向命令，同时根据发动机电子控制单元上传的扭矩及转速信号，经过逻辑处理后，重新打包，发送至变速箱控制单元，从而实现自动换挡功能。
[0030]控制器上电后，自动进入自检程序，采用自发自收闭环自检方式，能够自动判断各输入输出通道以及通讯建立是否正常，有效防止故障引发的安全隐患。自检完成后，系统会显示自检结果并根据故障类别及严重度，自动判断是否要进入正常工作模式。自检流程如图4所示，检测采样设备硬件，通过外部信号采样、调、逻辑处理检测输出控制硬件，如任一环节检测到故障，则进行故障报警，通过人机界面显示处理后的故障信息。
[0031]控制器通过CAN总线实时获取变速箱转速信号，结合轮径及车轴齿轮比，计算出实时车速信号，一方面在人机界面上进行显示，另一方面与软件设定的超速阀值点进行比较，当车速超过阀值点时，控制器发出控制信号，触发报警继电器动作，发出声光报警信号，提醒司机进行减速操作；当车速继续上升至某一设定值时，控制器持续发出声光报警信号，同时不管此时油门开度如何，控制器固定输出怠速电压，迫使发动机回怠速，变速箱回空挡。
[0032]控制器实时采样机车制动缸压力信号，当压力信号超过软件设定阀值时，不管此时油门开度如何，控制器固定输出怠速电压，迫使发动机回怠速，变速箱回空挡。
[0033]控制器通过CAN总线实时采集发动机电子控制单元上传的数据，包括发动机转速、冷却水温、机油压力、增压压力、燃油消耗、进气温度、机油温度、电池电压、工作时间等等信息，经过CAN转RS485通讯，在人机界面上进行显示；控制器通过CAN总线实时采集变速箱上传的数据，包括油温、变速箱转速、变速箱方向、变速箱通讯状态、耦合动作状态、变矩动作状态、换挡动作状态、档位错误状态等信息，经过CAN转RS485通讯，在人机界面上进行显示。微机控制器实时采集电流传感器、电压传感器、油位传感器输出的模拟信号以及滤清器堵塞开关信号，经过转换处理，再经RS485通讯，在人机界面上进行显示。
[0034]微机控制器通过CAN总线实时读取来自发动机及变速箱上传的行车参数及故障信息，经过CAN转RS485通讯上传至人机界面，人机界面上位机程序接收数据包，根据与微机控制器之间定的通讯协议，对数据包进行分析处理，提取需要的原始数据，将原始数据经过处理送至对应的人机界面的寄存器，再将寄存器中的数据发给各个控件单元显示，同时把数据发往Flash进行存储。此外上位机程序还进行实时监测RS485通讯状态、响应界面切换等。如此，来实现读取轨道车走行每一秒钟的行车参数及故障信息，并把读取到的参数存储到Flash存储器中，保证有长时间存储数据的能力。后期数据依次覆盖前期的数据。存储的数据能通过U盘等拷出或通过USB接口导入PC机，以便查看数据，分析故障原因。
[0035]控制器通过CAN总线选择性的实时读取发动机及变速箱的故障代码及信息，结合故障类别及严重度，经过CAN转RS485通讯，在人机界面上进行显示，同时输出输出控制信号，触发报警继电器动作，发出声光报警信号，提醒司机注意并为故障查找提供依据。
【主权项】
1.轨道作业车用微机控制系统，其特征在于:所述微机控制系统包括主控板和人机界面，主控板包括控制器、电源电路、模数转换器、数模转换器、输入输出模块、RS485隔离收发模块、CAN隔离收发模块； 电源电路为微机控制系统供电，电源电路前端加入电磁兼容性电路； 模数转换器将连续的模拟电压信号转换成离散的数字量； 数模转换器将控制器输出的数字信号转换为模拟信号并送入发动机电子控制单元； RS485隔离收发模块通过光耦及RS485收发器实现控制器与人机界面双向通讯； CAN隔离收发模块采用光耦及CAN收发器，通过CAN总线实现控制器与发动机电子控制单元、变速箱控制单元的通讯； 控制器对各模块输出的信号进行采集、运算及处理，通过CAN总线与发动机及变速箱通讯，控制发动机及变速箱的状态，同时获取来自发动机及变速箱的信息，通过RS485通讯在人机界面上显示。
2.根据权利要求1所述的轨道作业车用微机控制系统，其特征在于:模数转换器包括模拟输入箝位保护电路、输入缓冲器、二阶抗混叠模拟滤波器。
3.根据权利要求1所述的轨道作业车用微机控制系统，其特征在于:控制器与机车制动缸压力测试装置相连，控制器实时采样机车制动缸压力信号，控制器根据压力调整发动机的运行状态。
4.根据权利要求1所述的轨道作业车用微机控制系统，其特征在于:所述主控板还包括看门狗电路。
5.根据权利要求1所述的轨道作业车用微机控制系统，其特征在于:所述微机控制系统还包括报警装置，控制器根据采样的信号控制报警装置。
6.根据权利要求1所述的轨道作业车用微机控制系统，其特征在于:所述人机界面带有故障处理模块，故障处理模块接收控制器的信息，对信息数据分析处理。
7.根据权利要求1所述的轨道作业车用微机控制系统，其特征在于:所述人机界面内带有寄存器、USB接口。
【专利摘要】本实用新型公开了一种轨道作业车用微机控制系统，包括主控板和人机界面，主控板包括控制器、电源电路、模数转换器、数模转换器、输入输出模块、RS485隔离收发模块、CAN隔离收发模块；控制器对各模块输出的信号进行采集、运算及处理，通过CAN总线与发动机及变速箱通讯，控制发动机及变速箱的状态，同时获取来自发动机及变速箱的信息，通过RS485通讯在人机界面上显示。该微机控制系统集保护、测量、信号显示及车辆控制功能于一体，实现对轨道车辆的行车控制及关键行车参数的集中式统一管理，成功整合车身所有单元模块，有效预防轨道车在运行过程中存在和潜在的不安全因素，实现轨道车的行车控制及安全保护。
【IPC分类】G05B19-418
【公开号】CN204576219
【申请号】CN201520188095
【发明人】杨达, 胡忠忠, 徐华, 陈悦
【申请人】宁波南车时代传感技术有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年3月31日